Устройство управления системой впрыска топлива дизельного двигателя

впрыск двигателя дизельногоВ системах впрыска топлива типа «Common Rail» возможно применение двух типов форсунок: форсунки с электромагнитным клапаном, форсунки с пьезоэлектрическим клапаном. Форсунки с пьезоэлектрическим клапаном предпочтительнее форсунок с электромагнитным клапаном, поскольку они «быстрее» и позволяют выполнить до пяти предварительных впрысков длительностью не более одной миллисекунды, что даёт возможность более эффективно производить смесеобразование топлива с воздухом в камерах сгорания. Недостатком форсунок с пьезоэлектрическим клапаном является невозможность контролировать работоспособность клапана. Неправильная работа или отказ пьезоклапана форсунки приводит к преждевременной или запоздалой детонации, вследствие чего происходит быстрый износ как компрессионных колец, так и выпускных клапанов цилиндра. Поэтому необходимо контролировать работоспособность клапана форсунки.

Система впрыска топлива дизельного двигателя типа «Common Rail», содержащая топливный бак с насосом подачи, общий рельс, коленчатый вал, насос высокого давления с электромагнитным регулируемым клапаном всасывания, четыре электромагнитные форсунки, установленные в соответствующих цилиндрах дизельного двигателя, датчик давления и датчик скорости вращения коленчатого вала, подключённые к электронноконтрольному устройству, имеет ряд недостатков, а именно отсутствие возможности контролировать работоспособность клапанов форсунок при использовании форсунок с пьезоприводами.

Применение в форсунках нового типа пьезопривода, состоящего из трёх многослойных электродов размещённых между слоями пьезоэлементов и образующих активную пьезоэлектрическую область, к которой с противоположных сторон присоединены два пьезокерамических элемента, работающих на прямом и обратном пьезоэффекте, позволяет контролировать работоспособность клапана форсунки по сигналу, снимаемому с электродов.

Для использования функциональных возможностей нового пьезопривода предложена система управления впрыском топлива, состоящая из топливного бака с насосом подачи, соединённого с насосом высокого давления, который содержит электромагнитный регулируемый клапан всасывания. Насос высокого давления соединен с общим рельсом, который питает топливом пьезофорсунки, установленные в двигателе. Четырехканальный усилитель сигналов соединен с выходами пьзоэлементов форсунок, аналогово-цифровой преобразователь преобразует аналоговые сигналы, поступающие с усилителя, в цифровой восьмиразрядный код. Цифровой восьми разрядный код поступает на входы микроконтроллера, цифро-аналоговый преобразователь подключён к входам четырехканального усилителя, выходы которого подключены к входам пьезоэлементов форсунок. Сигналы с датчика скорости вращения коленчатого вала и сигналы с датчика давления поступают на соответствующие входы микроконтроллера, а последний выход микроконтроллера управляет электромагнитным клапаном насоса высокого давления. Оценка возможности контроля работоспособности форсунки подтверждена экспериментальными исследованиями.

Значит уменьшение выходного напряжения, снимаемого с клемм пьезопривода ниже предельно допустимого значения, позволяет сделать вывод о неисправности пьезопривода форсунки или о его залипании, т.е. необходимости выполнить промывку форсунки. Применение в дизельных двигателях предложенной системы впрыска с пьезоприводами, работающими на прямом и обратном пьезоэффекте, позволяет контролировать работоспособность клапана форсунки. Перспективой развития систем впрыска с пьзоэлектрическими форсунками является исследование форсунок с пьезоприводом, работающим в диапазоне резонансных частот – это позволит перемещать клапан форсунки на большие расстояния.

Основной целью статьи является анализ методов и устройств впрыска топлива дизельных двигателей, позволяющих контролировать работоспособность клапана форсунки, а также определение дополнительных функциональных возможностей. В статье так же рассмотрена проблема управления системой впрыска топлива при отказе клапана пьезофорсунки. Предлагается устройство управления системой впрыска топлива, использующее пьезофорсунки с клапанами, работающими на прямом и обратном пьезоэффекте, которое позволит контролировать работоспособность пьезофорсунок.